Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, σχεδίαση και εξομοίωση τυπωμένων υπερευρυζωνικών κεραιών, κατάλληλων για χρήση σε ασύρματα δίκτυα προσωπικού χώρου. Στο πρώτο κεφάλαιο, ορίζονται βασικές έννοιες της θεωρίας κεραιών που είναι απαραίτητες για την κατανόηση των κεφαλαίων που ακολουθούν. Επιπλέον, γίνεται μια μικρή αναφορά στο πρόγραμμα ADS Momentum που χρησιμοποιήσαμε κατά την εξομοίωση των κεραιών. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, η ιστορική εξέλιξη, τα πλεονεκτήματα καθώς και οι σημαντικότερες εφαρμογές της υπερευρυζωνικής τεχνολογίας Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι επιθυμητές ιδιότητες των υπερευρυζωνικών κεραιών, κάποιες τεχνικές επίτευξης προσαρμογής σε μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων και παράμετροι βέλτιστου σχεδιασμού των στοιχείων. Εν συνεχεία, γίνεται αναφορά σε όλες τις κατηγορίες υπερευρυζωνικών κεραιών και τέλος παρατίθενται παραδείγματα για κάθε μία από τις τρεις κατηγορίες τυπωμένων κεραιών που θα εξετάσουμε. Στο τέταρτο κεφάλαιο, μελετώνται οι μονοπολικές τυπωμένες υπερευρυζωνικές κεραίες. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκαν και εξομοιώθηκαν δύο μονοπολικές κεραίες κυκλικού δίσκου τροφοδοτούμενες, η πρώτη από μικροταινιακή γραμμή και η δεύτερη από ομοεπίπεδο κυματοδηγό. Στο πέμπτο κεφάλαιο, μελετώνται οι διπολικές τυπωμένες υπερευρυζωνικές κεραίες. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκε και εξομοιώθηκε η δίπλευρη τυπωμένη κεραία παπιγιόν αλλά και η τυπωμένη ελλειπτική διπολική κεραία. Στο έκτο κεφάλαιο, μελετώνται οι τυπωμένες κεραίες σχισμής. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκαν και εξομοιώθηκαν δύο ελλειπτικές κεραίες σχισμής τροφοδοτούμενες η πρώτη από μικροταινιακή γραμμή και η δεύτερη από ομοεπίπεδο κυματοδηγό. Επιπλέον οι γραμμές μεταφοράς των κεραιών καταλήγουν σε stub διαφορετικού σχήματος. Στο έβδομο, τέλος, κεφάλαιο γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων, ενώ παρατίθενται συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική ενασχόληση πάνω στο θέμα των τυπωμένων υπερευρυζωνικών κεραιών. / The present diploma thesis will focus on the study, design and simulation of printed Ultrawideband antennas. These antennas are suitable for high data rate wireless personal area networks. The first chapter includes key definitions of antenna theory. Moreover, the program ADS Momentum that was used during the simulations is presented. In the second chapter, we present the key attributes, the advancement, the advantages and the most crucial applications of UWB technology. The third chapter depicts the desirable attributes of UWB antennas. In addition, some common matching, and element design techniques are presented. Furthermore, Ultrawideband antenna categories are introduced. Finally, some interesting examples of printed Ultrawideband antennas are mentioned. In the fourth chapter, printed UWB monopole antennas are being studied. For this purpose two printed circular disc monopole antennas were designed and simulated. The former fed by a microstrip line and the latter by a coplanar waveguide. In the fifth chapter, printed UWB dipole antennas are being studied. A double sided printed bow tie antenna and an elliptical dipole antenna were designed and simulated. In the sixth chapter, printed UWB slot antennas are being studied. For this purpose two printed elliptical slot antennas were designed and simulated. The former fed by a microstrip line and the latter by a coplanar waveguide. Finally, the seventh chapter includes a comparison of the simulated antennas along with conclusions and proposed future work.

Ultra wideband (UWB) systems have the potential for high data rate applications such as high-definition video streaming, high speed data transfer, etc. Recently, WiMedia based UWB evaluation systems and commercial products are available from industry. In order to understand the true performance of the WiMedia UWB system, it is important to study its characteristics from mathematical models and practical measurement tests. One of the key objectives of this thesis is to determine the important parameters in the path loss model based on the measurement results from the intended environments. Our focus is on residential environments including office buildings and houses, where intensive measurements are performed from various layers of a network (e.g. physical layer, packet level and application level). The results show that the WiMedia UWB system is fully capable of handling different high rate applications in residential networks. Another goal of this thesis is to propose a medium access control (MAC) protocol design tailored to high rate residential UWB wireless networks. The proposed multiband distributed MAC design utilizes the unique capabilities of UWB technology and the environment characteristics. We elaborate the design details and build a discrete event simulation program for performance evaluation purpose. By evaluating from both theoretical analysis and simulation, we show that the proposed MAC design has substantial advantage over single channel MAC in a high rate residential UWB wireless network. / Graduate

An ultra-wideband (UWB) spatial filter is proposed to mitigate multipath effects in a one-way, one-dimensional time-of-arrival (TOA) localization system for use inside a tunnel. The spatial filter is a weighted array of judiciously placed antennas and it exploits the fact that electromagnetic waves propagate as modes in a tunnel by selectively extracting these mode(s). The design of several spatial filters is presented alongside vigorous analyses to characterize the localization performance afforded by them in a noisy environment. The filters are evaluated using data from an analytical equation waveguide model, a ray tracer model and measurements. These spatial filters deliver accurate localization estimates across distance and well-designed filters can operate at higher SNRs and further distances than single sensors. Insights into successful spatial filter design are provided and this spatial filtering technique has created a new branch of multipath-aware localization systems.

Thesis (M.Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2008. / Includes bibliographical references (p. 51-53 ). Also available in electronic version.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--University of Central Florida, 2008. / Adviser: Lei Wei. Includes bibliographical references (p. 113-119).

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--Tennessee Technological University, 2008. / Bibliography: leaves 106-112.

Thesis (Ph.D.)--Tennessee Technological University, 2008. / Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--Syracuse University, 2008. / "Publication number: AAT 3333567."